STATICKÁ BIOCHEMIE

Pracovní sešit k přednáškám z biochemie

pro studenty biologických kombinací

I

ZDENĚK GLATZ

2004

2

BIOCHEMIE

Studijní literatura :

P. Karlson - Základy biochemie Academia 1981

Z. Šípal a kol. - Biochemie SPN 1992

Z. Vodrážka - Biochemie 1 - 3. Academia 1992

D. Voet - Biochemie Victoria Publishing 1990

Biochemie -chemická disciplína, která studuje chemické složení živé

hmoty a chemické procesy, které v ní probíhají

- je hraniční vědní disciplínou, na pomezí mezi chemií a

biologií, zkoumá biologické objekty chemickými

metodami

Historický úvod

fyziologie a lékařství

biochemie Hoppe Seyler 1903

organická chemie

Synonyma : Biological Chemistry

Physiologishe Chemie

3

Dvě období : A. období statické biochemie

B. období dynamické biochemie

statická - bioorganická, bioanorganická, biofyzikální

chemie a chemie přírodních látek

dynamická - enzymologie, bioenergetika,

metabolismus

BIOCHEMIE

organizační - regulace

funkční - fyziologická biochemie

obecná - základní výzkum

BIOCHEMIE

aplikovaná - lékařství - klinická biochemie

- pathobiochemie

- xenobiochemie

- biotechnologie

Molekulární biologie - W.T. ASTBURY - 60.léta

4

Biochemické metody :

in vivo - fyziologie

experimenty

in vitro - biochemie - orgány

- tkáně

- organely

- molekulární úroveň

Biochemické metody - metody anorganické, organické, fyzikální a

analytické chemie

- biologické metody

Problémy se vzorkem - práce s komplexními vzorky

- práce s labilním biologickým materiálem

- práce s malým množstvím látek

P. Anzenbacher, J. Kovář - Metody chemického výzkumu pro

biochemiky - Dočasná vysokoškolská

učebnice 1986

M. Ferenčík, B. Škárka - Biochemické laboratorné metody, SNTL

1981

5

LÁTKOVÉ SLOŽENÍ ORGANISMŮ

Látka člověk rostliny bakterie

voda 60 75 70

bílkoviny 18 4 15

nukleové k. 1.5 1 7

sacharidy 0.5 16 3

lipidy 16 1 2

org. látky 1 1 2

anorg. látky 3 2 1

Anorganické látky - voda

- Na, K, Cl-, SO4-, HCO3

-, HPO42-,

Ca, Mg, Fe, Zn, Va, Cu, Mo, Ni, Mn, Se

- plyny - O2, N2, CO2, NO

Organické látky - vysokomolekulární - biopolymery

- bílkoviny

- nukleové kyseliny

- sacharidy

- lipidy

Obecný princip výstavby biopolymerů :

6

1. Jsou tvořeny monomery

2. Monomery vytvářejí lineární řetězce

3. Monomery jsou spojovány jediným typem vazby

mono, di-, tri- , tetra-,...

oligo < 10

poly > 10

bílkoviny nukleové

kyseliny

polysacharidy

monomery

aminokyseliny

20

nukleotidy

4

monosacharidy

5

vazba peptidická 3,5-diesterová glykosidická

- nízkomolekulární - produkty meziprodukty

metabolismu

- sekundární metabolity

- regulační látky

7

BÍLKOVINY - PROTEINY

Protein - MULDER, BERZELIUS (1838)

προτευω - „zaujímající první místo“

Funkce - katalýza

transport

pohyb

podpora

imunita

regulace

vznik a přenos nervového vzruchu

AMINOKYSELINY ( 20 AMK) MW 50 - 200

2 až 50 AMK PEPTIDY POLYPEPTIDY MW < 10 000

> 50 AMK BÍLKOVINY - PROTEINY MW > 10 000

8

Aminokyseliny :

chemicky - substituční deriváty karboxylových kyselin

α

R

+H3N

H

C COO-

I. Kódované aminokyseliny

Rozdělení :

A. Nepolární aminokyseliny - Gly, Ala, Val, Leu, Ile, Phe, Pro

B. Polární aminokyseliny

OH skupinu - Ser, Thr, Tyr

SH skupinu - Cys, Met

indolovou skupinu - Try

CONH2 skupinu - AspNH2, GluNH2

C. Nabité - kyselé COOH skupinu - Asp, Glu

- basické NH2 skupinu - Lys

guanidinovou skupinu - Arg

imidazolovou skupinu - His

třípísmenkové

9

Používané zkratky

jednopísmenkové

AMK Symboly AMK Symboly

glycin Gly G methionin Met M

alanin Ala A glutamová k. Glu E

valin Val V asparagin Asn N

leucin Leu L glutamin Gln Q

izoleucin Ile I lysin Lys K

serin Ser S arginin Arg R

threonin Thr T tyrosin Tyr Y

cystein Cys C fenylalanin Phe F

histidin His H tryptofan Trp W

prolin Pro P asparagová k. Asp D

II. Nekódované aminokyseliny

A. v bílkovinách posttranslační modifikací AMK

OH-Lys

OH-Pro

fosfo-Ser

B. volné s biologickou funkcí

β alanin

10

ornitin a citrulin

γ aminomáselná

antibiotika - azaserin, cykloserin, chloramfenikol

nervové mediátory - DOPA, dopamin, adrenalin

hormony - thyroxin, trijodthyronin

Vlastnosti aminokyselin

ACIDOBAZICKÉ VLASTNOSTI

H3O+

OH-

R

+H3N

H

C COO-

R

+H3N

H

C COOH

R

H2N

H

C COO-

Izoelektrický bod pI = pK + pK2

COOH NH2

11

Tabulka pK

Skupina pK Skupina pK Skupina pK

α COOH 1.8 - 2.5 β COOH 3.9 γ COOH 4.1

α NH2 9 - 10 ε NH2 10.8 guanidin 12.5

imidazol 6.0 SH 8.3 OH 10.1

Pufrační kapacita

Titrační křivky

OPTICKÁ AKTIVITA

L -alanin D-alanin

CH3

+H3N HC

COO-

CH3

NH+

H C

COO-

3

L R

enantiomery

12

HENDERSON-HASSELBALCHOVA ROVNICE

13

TITRAČNÍ KŘIVKA

14

DIASTOMERY THREONINU

15

CHEMICKÉ VLASTNOSTI

reakce dané přítomností COOH a NH2 skupin

ninhydrinová reakce - NH2

reakce vedlejších skupin

reakce Sakaguchiho - guanidinová skupina

xantoproteinová reakce - aromatické aminokyseliny

Paulyho reakce - tyrosin

Adamkiewiczova reakce - indol

Analýza aminokyselin

papíroví a tenkovrstvá chromatografie

ionexová chromatografie

reverzně fázová chromatografie

16

PŘEHLED KODOVANÝCH AMINOKYSELIN

17

18

NEKODOVANÉ AMINOKYSELINY

19

+H3NCH2CH2COO

- +H3NCH2CH2CH2COO

-

β alanin γ aminomáselná kyselina

CH2CH2HO

HONH3

+

DOPA dopamin

CH2CHCOO-

HO

HONH3

+

O

J J

J

HO

J

NH3+

CH2CHCOO-

tyroxin(3,5,3',5'-tetrajodthyronin)

NH3+

HO

HO CHCH2

HO

noradrenalin adrenalin

+NH2HO

HO CHCH2

HO

20

PEPTIDY :

(E.FISHER 1902)

+O

-

OC

H

R2

CH3N+

H3N+

C

R1

H

CO

O-

+ H2OH3N+

C

R1

H

C

O

HO

-

OC

H

R2

CN

Peptidická vazba - amidová vazba

di, tri, tetra ............. oligopeptidy..................polypeptidy

Názvosloví peptidů

H3N+-Gly-Arg-His-COO- glycyl-arginyl-histidin

Biosyntéza peptidů - meziprodukty odbourávání bílkovin

- jednoduchá biosyntéza bez proteosyntézy

Přírodní peptidy:

Di - karnosin

21

anserin

Tri - glutathion GSH

Peptidové hormóny - oxytosin

vasopresin

inzulin

glukagon

Peptidové neuromodulátory - enkefaliny

endorfiny

Peptidová antibiotika - penicilín

gramicidin

valinomicin

aktinomycin

Peptidové fyto a zootoxiny - neurotoxiny hadů štírů a včel

mikrocystiny

falloidin

amanitin

Polypetidy - protaminy

22

23

BÍLKOVINY :

Struktura bílkovin

1. primární - sekvence aminokyselin

2. sekundární - uspořádání polypeptidického řetězce

3. terciální - uspořádání polypeptidického řetězce s vedlejších řetězců

4. kvartetní struktura - podjednotkové složení

sekundární, terciální, kvarterní struktura ⇒ konformace

Aminokyselinová analýza

1. Izolace homogenní bílkoviny

2. Úplná hydrolýza - kyselá - 6 M HCl,, 100 - 120 oC, 10 - 100 hod.

- bazická - 2 - 4 M NaOH, 100 oC, 4 - 8 hod.

- enzymová - Pronasa

3. Aminokyselinová analýza -RP, IEX

Primární struktura

1953 - Sanger - inzulín (51 AMK), 100 g materiálu, 10 let

⇒ aminokyselinový sekvenátor

1978 - β- galaktosidasa (1028 AMK), µg materiálu, dny

24

AMINOKYSELINOVÝ ANALYZÁTOR

25

Stanovení sekvence - Edmanovo odbourávání

na základě sekvence nukleových kyselin

Syntéza peptidů

1953 - oxytosin (9 AMK) DE VIGNEAND

1962 - syntéza na pevné fází - MERRIFIELD

Sekundární struktura

peptidická vazba - PAULING a COREY 30 až 40.léta

A. Peptidická vazba leží v rovině

H

C

O

NC

N

H

O O-

H

N+C

δ−

δ+

B. Peptidické vazby jsou v trans konfiguraci

CN

H

O

CN

H

O

CHR

26

27

POSTUP PŘI STANOVÓVÁNÍ SEKVENCE

Stanovení koncových AMK (NH2 konec)

28

Sekvenování AMK

29

SYNTÉZA PEPTIDŮ

30

31

C.Peptidické vazby ležící v rovině mohou svírat určité torzní uhly

φ, ϕ

CN

H

O

CN

H

O

CHR

Φ Ψ

Ramachandrův diagram stability sekundárních struktur bílkovin

α

β↑↓β

- 180o

- 180o

180o

φ

0o

0o 180o

ϕ

D. Řetězec musí umožňovat maximální počet vodíkových vazeb mezi

peptidickými vazbami

32

Typy sekundárních struktur :

A. Pravidelné - helikální struktury - α helix (-56, -47)

- β struktury - skládaný list - paralelní (-139, +135) a

antiparalelní (-119, +113)

B. Ohybové - β ohyb

C. Nepravidelné

Terciální struktura

1. Iontové interakce

2. Dipolové interakce

3. Vodíkové můstky

4. Hydrofobní interakce

5. Bisulfidické můstky

Strukturní motivy - domény

Kvarterní struktura

Podjednotkové složení - nekovalentní spojení - vodíkové můstky

- kovalentní spojení - bisulfidické můstky

Stanovení podjednotkového složení - SDS PAGE

33

PRAVIDELNÉ SEKUNDÁRNÍ STRUKTURY

34

35

Studium konformace bílkovin

RTG difrakce - studium krystalů - BRAGG 1913

NMR - dvoj- a trojrozměrné - studium roztoků - posledních 15.let

Stabilita konformace

Denaturace - fyzikální faktory - T, záření, tlak,

- chemické faktory - pH, organická rozpouštědla,

detergenty, těžké kovy, močovina,

reverzibilní - renaturace

Denaturace

ireverzibilní

Vznik prostorové struktury - skládání, svinutí - „FOLDING“

primární struktura

sekundární struktura

supersekundární struktury

strukturní domény

bílkovina

36

POSTUP SKLÁDÁNÍ BÍLKOVIN

37

Izolace bílkovin

výzkum - studium struktury, studium biologické aktivity

1. Účel

průmyslové použití - farmakologie, čistící prostředky,

2. Volba vstupního materiálu

3. Extrakce

4. Purifikace

Srážecí metody - srážení neutrálními solemi (NH4)2SO4

- srážení organickými rozpouštědly

- pH srážení

Chromatografie - ionexová

- hydrofobní

- gelová permeační

- afinitní

Elektromigrační metody - elektroforéza nativní nebo SDS

- izoelektrická fokusace

5. Charakterizace - stanovení pI, MW, UV VIS spektra, CD

spektra, fluorescenční spektra, AMK analýza a sekvenace,

krystalizace - RTG analýza, NMR spektra

38

Rozdělení bílkovin

Podle celkového tvaru molekuly

A. Vláknité - fibrilární bílkoviny - SKLEROPROTEINY

kolagen, α + β keratin, elastin

B. Kulovité - globulární bílkoviny - SFEROPROTEINY

globulární - katalýza, transport, pohyb, imunita,

Bílkoviny vzruch

fibrilární - podpora

Podle chemického složení

A. Jednoduché

B. Složené ⇒ prosthetická skupina + apoprotein

Fosfoproteiny - H3PO4

Glykoproteiny - cukry

Metaloproteiny - kovy

Lipoproteiny - lipidy

Nukleoproteiny - nukleové kyseliny

39

40

41

NUKLEOVÉ KYSELINY MISCHER – nuklein (1868 – 1869)

Složení :

• Dusíkaté báze – purinové, pyrimidinové

• Sacharid – ribosa, deoxyribosa

• H3PO4

Funkce :

DNA – nositel genetické informace

• Viry

• Prokaryonta –cytoplazma

• Eukaryonta – jádro, mitochondrie, chloroplasty

RNA – realizace genetické informace (u RNA virů i nositel genetické

informace)

BASE

Nukleosid

CUKR Nuleotid Polynukleotid

H3PO4

42

Báze

Monosacharidy

Kyselina fosforečná

43

Nukleosid

Nukleotid

Polynukleotid - nukleová kyselina

44

Struktura a funkce DNA

A,T,G,C + deoxyribosa

Primární struktura – sekvence basí

Sekundární struktura – Watson, Crick (1953) – dvojšroubovice

•Chragaffovy pravidla – poměr bazí v DNA A+G=T+C A=T G=C A+C=G+T

•Donohue – báze v tautomerních ketoformách

•Franklinová –RTG difrakční analýza

45

Párování bazí

Stabilizující vazby

46

Formy DNA

•B - DNA - nativní 92 % H2O, Na+

pravotočivá - 10 párů bází na závit

•A - DNA - 75 % H2O, rovina bází 20o

pravotočivá - 11 párů bází na závit

•Z – DNA -d(CGCGCG)

levotočivá - 12 párů bází na závit

Chromosom

47

Struktura a funkce RNA

Formy RNA

• mRNA – mediátorová, messenger,

informační – 5-10 %r

• RNA – ribosomální – 80 %

• tRNA – transferová, přenosová – 10-15 %

60 tRNA

48

Centrální dogma molekulární biologie

Replikace DNA

49

Transkripce

Genetický kód

50

Syntéza bílkovin

51

SACHARIDY

Sacharidy - saccharum - cukr

Synonyma : cukry - glycidy - uhlohydráty carbohydrates - (CH2O)n

Funkce - zdroj energie

zásobní látky

stavební a podpůrná funkce

složky nukleotidů, koenzymů, glyko-proteinů, -lipidů

prekurzory aminokyselin, lipidů

antigenní determinanty buněk

MONOSACHARIDY

DI, TRI, .......OLIGOSACHARIDY

POLYSACHARIDY

Monosacharidy :

chemicky - polyhydroxyaldehydy

- polyhydroxyketony

52

Rozdělení

ALDOSY

A. podle povahy karbonylové skupiny

KETOSY

B. podle počtu uhlíkových atomů - TRIOSY, TETROSY,

PENTOSY, HEXOSY, HEPTOSY,

ALDOHEXOSA

CO

H OH

H

C

CH2OH

D - glyceraldehyd

1

2

3

CH2OH

CH2OH

C O

dihydroxyaceton

1

2

3

Názvosloví : triviální aldosa -OSA

ketosa -ULOSA

53

CH2OH

CH2OH

C O

dihydroxyaceton

CO

H OH

H

C

CH2OH

D - glyceraldehyd

počet stereoizomerů = 2x (x = počet C )*

aldosy - x = n - 2 ketosy - x = n - 3

n = počet C atomů

*

C

C

C

C

CH2OH

C

O H

OH

OH

OH

HO

H

H

H

H

C

C

C

C

CH2OH

C

O H

H

H

H

H

HO

OH

HO

HO

D - glukosa L - glukosa

54

Fischerovy vzorce Haworthovy vzorce

CH2OH

CC C

COH

OH

OH

O

H

HH

HO2HCH

H

OHO2HC CH2OH

OHOH

OH

H

H

H OH

OH

C

CH2OH

C

HHO

O

C

C

CH2OH

D-fruktofuranosa

OR R'OH C

O+

R'' R''

OHC

R'

R O

hemiketál furan

C

CH2OH

CC C

COH

OH

OH

O

H

H

HH

OH

OCH2OH

OH

OH

OHH

HH

H

OH

C

C

C

C

CH2OH

C

O H

OH

OH

OH

HO

H

H

H

H

D-glukopyranosa

R R'OH CO

+H H

OHC

R'

R O O

hemiacetál pyran

55

OCH2OH

OH

OH

OHH

HH

H

OH

OCH2OH

OH

OH

HH

HH

OH

OH

C

C

C

C

CH2OH

C

O H

OH

OH

OH

HO

H

H

H

H

α−anomer (63 %) β−anomer (36 %)MUTAROTACE

vaničková židličková

KONFORMACE

Přehled

Triosy - glyceraldehyd, dihydroxyaceton

Tetrosy - threosa, erythrosa

Pentosy - ribosa, deoxyribosa

Hexosy - glukosa, manosa, galaktosa

fruktosa

Heptosa - sedoheptulosa

56

57

58

59

Deriváty monosacharidů

Oxidace :

A. Mírná ⇒ aldehydická skupina → karboxylovou skupinu

COH

1 COOH1

ALDONOVÉ KYSELINY - glukosa → k. glukonová

B. Specifická ⇒ primární OH skupina → karboxylovou skupinu

CH2OH6COOH6

URONOVÉ KYSELINY - glukosa → k. glukuronová

C. Silná ⇒ aldehydická skupina + primární OH skupina

COH

1 COOH1

CH2OH6 COOH6 ALDAROVÉ KYSELINY - glukosa → k. glukarová

60

Tvorba laktonů u aldonových a uronových kyselin

COOH

C

C

C

CH2OH

C

OH

OH

OH

HO

H

H

H

H

C

C

C

C

CH2OH

C

OH

OH

HO

H

H

H

H

O

O

k.glukonová D-glukonolakton

C

C

C

C

CH2OH

C

O

HO

H

O

O

O

H

k.dehydroaskorbová

- H2

+ H2

C

C

C

C

CH2OH

C

HO

HO

H

HO

O

O

H

k.askorbová

61

Redukce :

mírná ⇒ karbonylová skupina → hydroxy skupinu

POLYHYDROXYALKOHOLY - ALDITOLY -itol

CH 2OH

C

C

C

CH 2OH

C

OH

OH

OH

HO

H

H

H

H

GLUCITOL - SORBITOL

Deoxycukry - OH skupina nahrazena H

OH

H

H

H

OH

HO OH

OH2HC OH2HC

HHO

OH

H

H

H

H O

RIBOSA DEOXYRIBOSA

62

Aminocukry - OH skupina nahrazena NH2 skupinou

OH

HH

H

HOH

OH

NHCCH3

CH2OHO

O

H OCH2OH

NH2

OH

OHH

HH

OH

GLUKOSAMIN N-ACETYLGLUKOSAMIN

Sialové kyseliny - kondenzace N-acetylmanosaminu + pyruvátu

K. SIALOVÁ

O

HOCH

H

OH

H

HNH

COOH

H OH

C

O

H3C

HOCH

CH2OH

H

63

Glykosidy :

H OCH2OH

OH

OH

ORH

HH

OH

O-glukosid

glykosidická vazba - OR, SR, NR - specificky štěpí glykosidasy

homoglykosidy - složen ze sacharidů

Glykosidy

heteroglykosidy - sacharid + aglykon (genin)

galakotosid

Glykosidy glukosid

ribosid

Disacharidy :

A. Neredukující - trehalosový typ - yl - id

O - α -D - glukopyranosyl (1→1) - α - D - glukopyranosid

B. Redukující - maltosový typ - yl - osa

O - α -D - glukopyranosyl (1→4) - α - D - glukopyranosa

64

α1→α1TREHALOSA

OCH2OH

OH

OH

H

HH

H

OH O

O

CH2OH

OH

OH

OHH

HH

H

O - α -D - glukopyranosyl (1→1) - α -D - glukopyranosid

OCH2OH

OH

OHH

HH

OH O

H

O

CH2OHOH

H

H

HHO2HC

OH

α1→β2SACHAROSA

O - α -D - glukopyranosyl (1→2) - β - D - fruktofuranosid

OCH2OH

OH

OH

H

HH

H

OH O

OCH2OH

OH

OH

OHH

HH

H

α(1→4)MALTOSA

O - α -D - glukopyranosyl (1→4) - α -D - glukopyranosa

65

OCH2OH

OH

OH

H

OHH

H

OO

CH2OH

OH

OH

OHH

HH

H

β(1→4)LAKTOSA

O - β -D - galaktopyranosyl (1→4) - β -D - glukopyranosa

β(1→4)CELLOBIOSA

OCH2OH

OH

OH

H

HH

OH

OO

CH2OH

OH

OH

HH

HH

OH

H

O - β -D - glukopyranosyl (1→4) - β -D - glukopyranosa

Polysacharidy :

homopolysacharidy

Polysacharidy

heteropolysacharidy

Funkce - stavební

- zásobní

66

HOMOPOLYSACHARIDY

Stavební homopolysacharidy :

CELULOSA - glukosa (celobiosa)

CHITIN - N-acetylglukosamin

AGAROSA - galaktosa + 3, 6 - anhydrogalaktosa

PEKTINY - galakturonová kyselina

Zásobní homopolysacharidy :

ŠKROB - amylosa - glukosa - α (1→4) - 20 %

(40 - 150 000 MW)

amylopektin - glukosa - α (1→4) + α (1→6) - 80 %

(50 000 MW)

GLYKOGEN - glukosa - α (1→4) + α (1→6)

DEXTRAN - glukosa - α (1→6) + α (1→4) + α (1→3)

INULIN - fruktosa β(1→)

67

68

69

70

LIPIDY

Lipos - tuk

Funkce : zdroj a reserva energie

strukturní funkce

ochranná a izolační funkce

různé biologické funkce

jednoduché

Lipidy složené

izoprenoidní

Jednoduché lipidy :

chemicky - estery mastných kyselin a alkoholů

ACYLGLYCEROLY - triglyceridy - estery mastných kyselin a

glycerolu

H

CH2

CH2

CO

CO R1

R2 C

O

O

O

R3O C

Alkohol

71

CH2OH

CH2OH

CHOH

glycerol

CH2OH

CH2OX

HHO C

derivát sn-glycerolu(L-glycerol)

Mastné kyseliny - nasycené

K .PALMITOVÁC16H32O2

CO

OHCH2H3CCH2CH2

CH2

CH2CH2

CH2CH2

CH2CH2

CH2CH2

CH2CH2

OH

OC

K. STEAROVÁC18H36O2

Mastné kyseliny - nenasycené

72

K. OLEJOVÁ

CO

OH910

91213 CO

OH10

1516 13 12 9 CO

OH10

CO

OH5689111215 14

C18H34O2

K. LINOLOVÁC18H32O2

C20H32O2

C18H30O2

K. LINOLENOVÁ

K.ARACHIDONOVÁ

prostaglandiny

Prostanoidy tromboxany

leukotrieny

73

74

Důležité reakce tuků - zmýdelňování - NaOH

- ztužování - H2

- žluknutí - O2

VOSKY - estery mastných kyselin a alifatických alkoholů

včelí vosk - palmitan myricylnatý (C30H61OH)

vorvaňovina - palmitan cetylnatý (C16H33OH)

lanolin

karnaubský vosk

Složené lipidy :

FOSFOLIPIDY

A. Fosfoacylglyceroly - fosfatidy

H

CH2

CH2

CO

CO R1

R2 C

O

O

O

O P

O-

O-

K. FOSFATIDOVÁ1,2-diacyl-glycerol-3-fosforečná k.

75

CH2CH2

NH3+

HO

CH3

N+

CH2CH2

CH3

CH3HO

CH2 CH

COO-

NH3+

HO CHCH2CH2

OH OH

HO

OH

OH

OH

OH

OH

HO

ETHANOLAMIN CHOLIN

SERIN GLYCEROL

INOSITOL Fosfatidylcholin - lecitiny

Fosfatidylethanolamin - kefaliny

Bisfosfatidylglycerol - kardiolipin

CH2

O

O P

O-

O

O

O-

PO

OC

CH2

CH2

HHO

CH2

Fosfatidylinositol

76

Plazmalogeny

H

CH2

CH2

CO

CHO R1

R2 C

O CH

O

O P O

O-

CH2CH2

NH3+

B. Sfingomyeliny - sfingofosfolipidy

H

CH

CH2

C

OH

OH

CH CH(CH2)12CH3

NH2

SFINGOSIN

SFINGOMYELIN

(CH2)12CH3

C H

CH

C

OHCH CH

NH

O

R1

CH2CH2

N+

O-

OP

O

CH2 O CH3

CH3

CH3

77

GLYKOLIPIDY

A. Glycerolglykolipidy

H

CH2

CH2

CO

CO R1

R2 C

O

O

OH

HO

OHCH2OH

OO

B. Cerebrosidy

(CH2)12CH3

C H

CH

C

OH

NH

O

R1

CH CH

CH2 O OCH2OH

OH

HO

OH

galaktocerebrosidy - mozek

sulfatidy

glukocerebrosidy - ostatní tkáně

C. Glykosfingolipidy

gangliosidy - sialová kyselina - ganglie nervových buněk

78

Izoprenoidní lipidy :

Základní strukturní jednotka - izopren 2-methyl-1,3-butadien

CH2

CH3

C CH CH2 CH2CHC

CH3

CH2 izopren izopentenyl

STEROIDY

STERAN - cyklopentanoperhydrofenantren

12

34

56

7

98

10

1112

13

14 1516

17

A B

C D

A. Steroly

HO

CH3

CH3

CH3CH3

CH3

CHOLESTEROL

79

Steroidní hormony

cholesterol (C 27)

pregnenolon

(C 21)

gestageny (C 21)

glukokortikoidy mineralkortikoidy androgeny (C 21) (C 21) (C 19) estrogeny (C 18)

Glukokortikoidy - kortisol, kortikosteron - kůra nadledvinek

Mineralkortikoidy - aldosteron - kůra nadledvinek

Androgeny - testosteron - varlata

Estrogeny - estron, estradiol, estratriol - vaječníky

Gestageny - progesteron - vaječníky

80

81

Žlučové kyseliny - k.cholová, k. glykocholová, k. taurocholová

OH

OH

COO-

HO

CH3

CH3

CH3

CONH CH2COO

-

CH2CONH CH2SO3

-

C. Kalciferoly - vitaminy - D3 - cholekalciferol, D2 - ergokalciferol

R

HO

CH3

CH3

R

HO

CH2

CH3

HO

CH3

CH3R

R

HO

CH2

CH3

teplo

světlo

provitamin D prekalciferol

kalciferol

82

Biomembrány : agregované formy biolipidů

Význam biomembrán - transport

- kompartmentace

- komunikace

Molekulové složení membrán

Membrána proteiny

%

lipidy

%

sacharidy

%

cytoplazmatická 49 43 8

jaderná 59 35 2

mitochondriální vnější 52 46 2

mitochondriální vnitřní 76 23 1

myelinová 18 79 3

• Lipidy - fosfolipidy, cholestorol

funkce - strukturní

Lipid (%) erythrocyt myelin mitochondrie E.coli fosfatidylcholin 19 10 39 0 fosfatidylethanolamin 18 20 27 65 fosfatidylglycerol 0 0 0 18 kardiolipin 0 0 23 12 sfingomyelin 18 9 0 0 glykolipidy 10 26 0 0 cholesterol 25 26 3 0

83

• Bílkoviny - integrální, periferní

funkce - enzymy

přenašeče

receptory

strukturní

• Sacharidy - glykolipidy, glykoproteiny

funkce - kotvení glykolipidů a glykoproteinů

v membránách

- rozpoznávací

Modely membrán :

GORTER a GRENDL (1925) - Lipidová dvojvrstva

SINGER a NICHOLSON (1972) - Model tekuté mozaiky

Transport látek membránami :

• Nespecifická permeace

• Specifický přenášečový systém - pasivní transport - usnadněná

a výměnná

difuze

- aktivní transport

• Pinocytóza